文章目錄
- 前言
- AtomicInteger的簡單使用
- Atomic介紹
- CAS的實作原理
- 一定會有人疑問，既然++的操作都沒有辦法保證原子性操作，那么CAS又如何能保證是一個原子性操作？
- Atomic存在的三個問題
前言
前面兩個章節，通過解釋執行緒同步，引入了執行緒鎖synchronized隱式鎖，讓大家對鎖有了深刻的認識，
執行緒安全（一）synchronized 什么是執行緒同步？什么是執行緒安全？什么是執行緒鎖？synchronized怎么用？如何理解wait()和sleep()的區別？超詳細例程講解-------手摸手教會小白
在顯式鎖lock的章節中，對synchronized和lock介紹了一些對比，通過這樣的方式介紹了lock的相關內容，同事介紹了鎖的一些其他概念
執行緒安全（二）Lock 什么是Lock執行緒鎖？與synchronized區別在哪？Lock鎖是如何實作等待通知的？如何實作執行緒順序執行？
那么，這個章節將要介紹一下Atomic樂觀鎖，
AtomicInteger的簡單使用
首先，通過一個很簡單的實體，感受一下AtomicInteger與int 的區別，
public class AtomicRunable implements Runnable {
private static int count;
private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
@Override
public void run() {
for (int i=0;i<10000;i++){
count++;
atomicInteger.incrementAndGet();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread[] threads = new Thread[1000];
Runnable runnable = new AtomicRunable();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
threads[i] = new Thread(runnable) ;
threads[i].start();
}
Thread.sleep(3000);
System.out.println(count);
System.out.println(atomicInteger);
}
}
這個例程是1000個執行緒，每個執行緒都對同一個引數做10000次++的操作，
8788841
10000000
從結果上可以看出，使用AtomicInteger之后，無論執行多少次，每次都能夠保證原子性，因此Atomic實作了和lock、synchronized同樣的目的，
Atomic介紹
在JDK1.5之后，JDK的（concurrent包）并發包里提供了一些類來支持原子操作，如AtomicBoolean,AtomicInteger,AtomicLong等都是用原子的方式來更新指定型別的值，
從多執行緒并行計算樂觀鎖 和 悲觀鎖 來講，JAVA中的synchronized 屬于悲觀鎖，即是在操作某資料的時候總是會認為多執行緒之間會相互干擾，屬于阻塞式的加鎖；Atomic系列則屬于樂觀鎖系列，即當操作某一段資料的時候，執行緒之間是不會相互影響，采用非阻塞的模式，直到更新資料的時候才會進行版本的判斷是否值已經進行了修改，即CAS操作，
CAS的實作原理
假設右邊這是很多執行緒，都想將左邊的這個值做+1的操作，右邊的這些執行緒都可以看到左邊這個引數的數值，所以這些執行緒會把看到的值拿來做計算，計算出運算之后值應該是多少，以執行緒1為例，看到的值為0，要修改為1，其他執行緒同樣如此，
這些執行緒都要做CAS操作，即compare and change，比較和交換，將0拿去比較，如果左邊的引數還是0的話，就換成1，這么多執行緒，現在都是拿著0去比較，且都要換成1.顯然這時只有一個執行緒能成功，
假設執行緒1成功交換，左邊的引數被換成1了，此時，其他執行緒過來做CAS操作時發現，引數已經不再是0了，所以其他執行緒需要做自旋操作，也就是把新看到的值拿來做計算，然后再次進行cas操作，
其他執行緒自選后如下圖所示，所有執行緒都以這樣的方式執行，如果不成功就一直自旋直到成功為止，
一定會有人疑問，既然++的操作都沒有辦法保證原子性操作，那么CAS又如何能保證是一個原子性操作？
所有的執行緒都是cpu執行的，所以如果在cpu的層面能夠確保原子性，那么就可以認為這是個原子性操作，比如cpu提供一個指令就叫做compare and swap 常見的x86 有個指令cmpxchg 支持cas，也就是計算機的硬體支持了這個原子性操作 還有ARM 架構 LL/SC 指令 支持CAS，
所以是CPU層面架構支持，就不需要在作業系統的層面去 那java在Atmoic類中有一個Unsafe屬性，unsafe這個類里面有個compareAndSwap方法是個原生的方法在openjdk原始碼中嵌了匯編代碼 cmpxchg ， 所以是在匯編層有這樣的硬體指令支持，因此它是原子性的，
Atomic存在的三個問題
| 序號 | 問題 |
|---|---|
| 1 | ABA問題，CAS在操作值的時候檢查值是否已經變化，沒有變化的情況下才會進行更新，但是如果一個值原來是A，變成B，又變成A，那么CAS進行檢查時會認為這個值沒有變化，但是實際上卻變化了，ABA問題的解決方法是使用版本號，在變數前面追加上版本號，每次變數更新的時候把版本號加一，那么A－B－A 就變成1A-2B－3A，從Java1.5開始JDK的atomic包里提供了一個類AtomicStampedReference來解決ABA問題， |
| 2 | 并發越高，失敗的次數會越多，CAS如果長時間不成功，會極大的增加CPU的開銷，因此CAS不適合競爭十分頻繁的場景， |
| 3 | 只能保證一個共享變數的原子操作，當對多個共享變數操作時，CAS就無法保證操作的原子性，這時就可以用鎖，或者把多個共享變數合并成一個共享變數來操作，比如有兩個共享變數i＝2,j=a，合并一下ij=2a，然后用CAS來操作ij，從Java1.5開始JDK提供了AtomicReference類來保證參考物件的原子性，你可以把多個變數放在一個物件里來進行CAS操作， |
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